CN105294466B - 基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺 - Google Patents

基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺 Download PDF

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本发明属于氨基乙酸生产技术领域,提出一种基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺,包括如下步骤:1、氯乙酸和乌洛托品加至溶解釜,加入甲醇溶解,温度40℃±2℃;2、移入反应釜,慢慢通入氨气,温度40℃±2℃,PH为7时,停止通入氨气,加热60℃±2℃,保温20min;3、继续通入氨气降温至25℃,固液分离;4、固体混合物加至二次溶解釜升温至75℃导入结晶釜,温度25℃,加入甲醇结晶,搅拌下2小时,氨基乙酸结晶析出;5、离心机分离,固体烘干得氨基乙酸。本发明解决了生产氨基乙酸结晶温度不合适,反应不够充分,收率低,纯度差,设备容易结垢堵塞,工艺指标控制不稳定,产品质量、收率容易产生波动的技术问题。

Description

基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺
技术领域
本发明属于氨基乙酸生产技术领域,涉及一种基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺。
背景技术
氨基乙酸又称甘氨酸,是一种重要的精细化工中间体,广泛应用于化工、农药、医药、食品和饲料等领域,特别是自全球性除草剂草甘膦问世以来,氨基乙酸在农药行业的应用极速增加,全球需求量已超过30万吨/年。氨基乙酸的合成工艺路线有很多,目前已经实现工业化和具有工业化前景的生产路线只有氯乙酸氨解法、施特雷克法、辐射合成法及生物合成法。
氯乙酸氨解法主要是利用乌洛托品、氯乙酸、甲醇、氨为原料制得的。现有技术中利用氯乙酸氨解法生产氨基乙酸,反应不够充分,结晶温度不合适,收率低,纯度差,氯乙酸氨解法生产氨基乙酸,除了有主产物氨基乙酸外还有副产物氯化铵,氯化铵物料的粘度较大,其浓度会达到33%,沸点升高较高,氯化铵的晶体静置或者是流动速度慢都会加速物料沉积或粘附,堵塞设备,用降膜蒸发器将物料预浓缩至接近饱和,节能优势不明显,反而使得系统变得复杂,增加投资成本,同时,该类物料常常伴随有碳酸根、钙镁离子等,这些都会造成换热面甚至是罐体和管道结垢堵塞,这就要求选择合适的蒸发器类型,现有技术中不管是使用升膜、降膜、自然循环蒸发器蒸发高浓度的氯化铵都必然存在堵管等问题,从而进一步影响收率和纯度,同时需要使用大量生蒸汽,生产成本高。而且现有技术中氯乙酸氨解法生产出氨基乙酸的副产物氯化铵送至蒸发器中进行结晶时均为分批入料,蒸发效果差,工艺指标控制不稳定,使产品质量、收率产生波动。
发明内容
本发明提出一种基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺,解决现有技术中利用氯乙酸氨解法生产氨基乙酸,结晶温度不合适,反应不够充分,收率低,纯度差,设备容易结垢堵塞,工艺指标控制不稳定,产品质量、收率容易产生波动的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺,包括
如下步骤:
步骤一:氯乙酸和乌洛托品加至溶解釜,再加入甲醇,进行加热溶解,温度保持在40℃±2℃,得到溶解液;
步骤二:将溶解液移入反应釜,慢慢通入氨气进行反应,温度保持在40℃±2℃,中和到PH值为7时,停止通入氨气,并加热升温至60℃±2℃,保温20min;
步骤三:反应釜中继续通入氨气至氯乙酸完全反应,然后降温至25℃,用离心机固液分离,得到固体混合物和母液;
步骤四:固体混合物加至二次溶解釜加热水升温至75℃后溶解得到二次溶解液,二次溶解液导入结晶釜,结晶温度保持在25℃,慢慢加入甲醇进行结晶,搅拌下结晶2小时,氨基乙酸结晶析出;
步骤五:氨基乙酸晶体用离心机分离,液体去甲醇回收得到原液,固体送烘干工段烘干,得工业级氨基乙酸;
步骤六:原液经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统,先送至强制循环结晶分离器蒸发为晶浆悬浮液,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,蒸发过程中产生的一次蒸汽依次经过汽液分离器除去液滴、蒸汽洗涤器洗涤处理后由压缩机压缩为二次蒸汽,二次蒸汽送至加热器为强制循环结晶分离器提供热能,加热器产生的冷凝液送至冷凝液缓冲罐,再经过预热器为预热器提供热能之后至脱水装置脱水,最后送回物料缓冲罐;
步骤七:步骤一中甲醇替换为步骤三中母液,母液循环套用,重复步骤一到步骤六。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,原液由物料缓冲罐送至强制循环结晶分离器的流量由电磁阀控制在为9t/h,蒸发量控制控制在6t/h。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,原液由预热器升温至75℃后经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,压缩机具体为20℃温升的离心压缩机,一次蒸汽被压缩机压缩为二次蒸汽温度从80℃被提升到100℃。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,加热器中物料采用全截面循环方式进料。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,冷却结晶器为连续强制循环OSLO冷却结晶器。
作为进一步的技术方案,所述步骤六中,冷却结晶器采用夹套反应釜水冷的形式。
作为进一步的技术方案,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,35~40℃时送入进入离心机或抽滤槽分离,液体返回至原液。
本发明的有益效果为:
1、本发明通过40℃±2℃和60℃±2℃先后两个阶段进行反应,并降温至25℃进行结晶,而不是在40℃或者其他较高温度进行结晶,可以使得生产出的氨基乙酸的纯度得到明显提高,可以达到99%,同时也提高了氨基乙酸的收率。
2、母液中主要成分是催化剂乌洛托品,母液进行循环套用可以减少原料用料,从而减少生产成本,因此可以增加资源利用率的同时减少废料的产生。
3、本发明副产物氯化铵的蒸发选用MVR结晶,蒸发器为强制循环蒸发器,料液在外力作用下做强制湍流,能够增大传热系数,同时对换热面形成冲刷,在配以适当的静压头,保证换热管内不发生相变,使得蒸发器蒸发高浓度的氯化铵并不会出现普遍存在的设备结垢管路堵塞问题,从而保证了生产的高效进行,增大了副产物氯化铵的纯度和收率。
4、醇析出氨基乙酸的原液,经过MVR结晶系结晶出氯化铵晶体,液体仍然返回原液进行重复循环,使物料得到了充分的利用,而且二次蒸汽将能量液化至加热器后,冷凝液又为原液的预热提供能量,即系统有多余热量均用来预热前端工艺的物料,因此本发明具有物料和能源重复利用率高的优点。
5、原液由物料缓冲罐送至强制循环结晶分离器的流量由电磁阀控制在为9t/h,蒸发量控制控制在6t/h,这个过程无需人工操作,因此可以使副产物氯化铵的纯度和收率更加稳定,同时也可以减少操作人员的工作量。
6、通过全截面循环方式循环进料,料液循环管道的截面与加热波纹管加热有效面积相同,能够避免循环料液短路,同时增加闪蒸面积,还减少了循环液对筒体的侵蚀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提出的基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺,包括
如下步骤:
步骤一:氯乙酸和乌洛托品加至溶解釜,再加入甲醇,进行加热溶解,温度保持在40℃±2℃,得到溶解液;
步骤二:将溶解液移入反应釜,慢慢通入氨气进行反应,温度保持在40℃±2℃,中和到PH值为7时,停止通入氨气,并加热升温至60℃±2℃,保温20min;
步骤三:反应釜中继续通入氨气至氯乙酸完全反应,然后降温至25℃,用离心机固液分离,得到固体混合物和母液;
步骤四:固体混合物加至二次溶解釜加热水升温至75℃后溶解得到二次溶解液,二次溶解液导入结晶釜,结晶温度保持在25℃,慢慢加入甲醇进行结晶,搅拌下结晶2小时,氨基乙酸结晶析出;
通过40℃±2℃和60℃±2℃先后两个阶段进行反应,并降温至25℃进行结晶,使得生产出的氨基乙酸的纯度得到明显提高,可以达到99%,同时也提高了氨基乙酸的收率。
步骤五:氨基乙酸晶体用离心机分离,液体去甲醇回收得到原液,固体送烘干工段烘干,得工业级氨基乙酸;
步骤六:原液经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统,先送至强制循环结晶分离器蒸发为晶浆悬浮液,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,蒸发过程中产生的一次蒸汽依次经过汽液分离器除去液滴、蒸汽洗涤器洗涤处理后由压缩机压缩为二次蒸汽,二次蒸汽送至加热器为强制循环结晶分离器提供热能,加热器产生的冷凝液送至冷凝液缓冲罐,再经过预热器为预热器提供热能之后至脱水装置脱水,最后送回物料缓冲罐;
根据蒸发结晶氯化铵的经验来说,氯化铵物料的粘度较大,沸点升高较高,氯化铵的晶体静置或者是流动速度慢都会加速物料沉积或粘附,堵塞设备,当氯化铵的浓度较低时,可以采用循环型降膜蒸发器,但是本实施例中进料浓度会达到33%,用降膜蒸发器将物料预浓缩至接近饱和,其节能优势不明显,反而使得系统变得复杂,增加投资成本,同时,氯化铵物料常常伴随有碳酸根、钙镁离子等,这些都会造成换热面甚至是罐体和管道结垢堵塞。因此本发明中MVR结晶系统选择强制循环蒸发器,料液在外力作用下做强制湍流,能够增大传热系数,同时对换热面形成冲刷,在配以适当的静压头,保证换热管内不发生相变,这样结垢问题就得以很好的解决从而解决了蒸发器蒸发高浓度的氯化铵普遍存在的堵管等问题。
醇析出氨基乙酸的原液,经过MVR结晶系结晶出氯化铵晶体,液体仍然返回原液进行重复循环,使物料得到了充分的利用,而且二次蒸汽将能量液化至加热器后,冷凝液又为原液的预热提供能量,即系统有多余热量用来预热前端工艺的物料,因此本发明具有物料和能源重复利用率高的优点。
步骤七:步骤一中甲醇替换为步骤三中母液,母液循环套用,重复步骤一到步骤六。
母液中主要成分是催化剂乌洛托品,母液进行循环套用可以减少原料用料,从而减少生产成本,因此可以增加资源利用率的同时减少废料的产生。
进一步,所述步骤六中,原液由物料缓冲罐送至强制循环结晶分离器的流量由电磁阀控制在为9t/h,蒸发量控制控制在6t/h。
原液中氯化铵和甘氨酸占33~35%(其中含甘氨酸5~8%),钙镁较少,原液进料量为9t/h,蒸发量6t/h,氯化铵产量3t/h,根据实际经验,氯化铵饱和溶液沸点升高约为15℃,其溶解度随着温度降低降幅明显,所以采用低温结晶的方式。
进一步,所述步骤六中,原液由预热器升温至75℃后经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统。
进一步,所述步骤六中,压缩机具体为20℃温升的离心压缩机,一次蒸汽被压缩机压缩为二次蒸汽温度从80℃被提升到100℃。
由于所处理物料主要是氯化铵水溶液,蒸发量为6t/h,物料沸点升高为15℃,因此压缩机采用20℃温升的离心压缩机。
进一步,所述步骤六中,加热器中物料采用全截面循环方式进料。
通过全截面循环方式循环进料,料液循环管道的截面与加热波纹管加热有效面积相同,能够避免循环料液短路,同时增加闪蒸面积,还减少了循环液对筒体的侵蚀。
进一步,所述步骤六中,冷却结晶器为连续强制循环OSLO冷却结晶器。
进一步,所述步骤六中,冷却结晶器采用夹套反应釜水冷的形式。
冷却结晶器从成本考虑,本方案中将采用夹套反应釜水冷的形式设计。如果要求用连续冷却结晶器,也可以设计成循环水冷却的连续强制循环OSLO冷却结晶器。
进一步,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,35~40℃时送入进入离心机或抽滤槽分离,液体返回至原液。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于乌洛托品循环利用技术生产高纯氨基乙酸的生产工艺,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:氯乙酸和乌洛托品加至溶解釜,再加入甲醇,进行加热溶解,温度保持在40℃±2℃,得到溶解液;
步骤二:将溶解液移入反应釜,慢慢通入氨气进行反应,温度保持在40℃±2℃,中和到p H值为7时,停止通入氨气,并加热升温至60℃±2℃,保温20min;
步骤三:反应釜中继续通入氨气至氯乙酸完全反应,然后降温至25℃,用离心机固液分离,得到固体混合物和母液;
步骤四:固体混合物加至二次溶解釜加热水升温至75℃后溶解得到二次溶解液,二次溶解液导入结晶釜,结晶温度保持在25℃,慢慢加入甲醇进行结晶,搅拌下结晶2小时,氨基乙酸结晶析出;
步骤五:氨基乙酸晶体用离心机分离,液体去甲醇回收得到原液,固体送烘干工段烘干,得工业级氨基乙酸;
步骤六:原液经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统,先送至强制循环结晶分离器蒸发为晶浆悬浮液,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,蒸发过程中产生的一次蒸汽依次经过汽液分离器除去液滴、蒸汽洗涤器洗涤处理后由压缩机压缩为二次蒸汽,二次蒸汽送至加热器为强制循环结晶分离器提供热能,加热器产生的冷凝液送至冷凝液缓冲罐,再经过预热器为预热器提供热能之后至脱水装置脱水,最后送回物料缓冲罐,加热器中物料采用全截面循环方式进料;
步骤七:步骤一中甲醇替换为步骤三中母液,母液循环套用,重复步骤一到步骤六。
2.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述步骤六中,原液由物料缓冲罐送至强制循环结晶分离器的流量由电磁阀控制在为9t/h,蒸发量控制控制在6t/h。
3.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述步骤六中,原液由预热器升温至75℃后经过物料缓冲罐送至MVR结晶系统。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的生产工艺,其特征在于,所述步骤六中,压缩机具体为20℃温升的离心压缩机,一次蒸汽被压缩机压缩为二次蒸汽温度从80℃被提升到100℃。
5.如权利要求1~3中任意一项所述的生产工艺,其特征在于,所述步骤六中,冷却结晶器为连续强制循环OSLO冷却结晶器。
6.如权利要求1~3中任意一项所述的生产工艺,其特征在于,所述步骤六中,冷却结晶器采用夹套反应釜水冷的形式。
7.如权利要求1~3中任意一项所述的生产工艺,其特征在于,晶浆悬浮液送至冷却结晶器结晶析出氯化铵晶体,35~40℃时送入进入离心机或抽滤槽分离,液体返回至原液。
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